(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの風力発電設備または発電所、または少なくとも１つの風力発電設備から構成される発電プラントによって、グリッド接続ポイントにおいてグリッド周波数を有するグリッド電圧を有する電力供給グリッドへ電力を供給する方法に関し、以下のステップを備えている。基準周波数、基準角度を有する基準フェーザ、生成される出力電圧の基準振幅を有する基準システムを特定するステップであって、基準角度は、基準周波数で回転し、基準周波数は、グリッド周波数にほぼ対応するステップ。出力電圧とグリッド電圧との間の位相角として位相角を特定するステップ。基準周波数がグリッド周波数に対応する場合に、特定された位相角が送り込み角度において生成された出力電圧とグリッド電圧との間の位相角としての結果になるように、特定された位相角から基準角度を持って回転する送り込み角度を計算するステップ。基準振幅に依存する電圧振幅、基準周波数に依存する周波数、送り込み角度を有する出力電圧を生成するステップ。基準システムによってグリッド電圧の動きの遅延追跡を行うステップ。【選択図】図３
2019510453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの風力発電設備、または発電所、または少なくとも１つの風力発電設備からなる生成プラントによって、グリッド接続ポイントにおいてグリッド周波数を有するグリッド電圧を持つ電力供給グリッドへの電力供給方法であって、
基準周波数、基準角度を有する基準フェーザ、生成される出力電圧の基準振幅を有する基準システムを特定するステップであって、基準角度は、基準周波数で回転し、基準周波数は、グリッド周波数にほぼ対応するステップと、
出力電圧とグリッド電圧との間の位相角として位相角を特定するステップと、
基準周波数がグリッド周波数に対応する場合に、特定された位相角が送り込み角度において生成された出力電圧とグリッド電圧との間の位相角としての結果になるように、特定された位相角から基準角度を持って回転する送り込み角度を計算するステップと、
基準振幅に依存する電圧振幅、基準周波数に依存する周波数、送り込み角度を有する出力電圧を生成するステップと、
前記基準システムによってグリッド電圧の動きの遅延追跡（delayed tracking）を行うステップと、
を備えている電力供給グリッドへの電力供給方法。
【請求項２】
前記遅延追跡は、所定の遅延ダイナミクスの使用に作用することを特徴とする、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基準システムによる遅延追跡のために
−前記基準周波数は、遅れてグリッド周波数を追跡するために作られ、
および／または、
−前記基準電圧は、遅れてグリッド電圧を追跡するために作られる、
ことを特徴とする、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記遅延追跡および前記所定の遅延ダイナミクスは、それぞれ設定され、および／または、グリッド接続ポイントに依存し、および／または、前記遅延追跡に必要な回転エネルギーから追加電力または結果として生じる余剰電力がオフセットされ、あるいは回転エネルギーとして保存され、および／または、エネルギー貯蔵庫、特に、バッテリ貯蔵庫から持ち出され、または、このようなエネルギー貯蔵庫、特に、バッテリ貯蔵庫に保存されることを特徴とする、
前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記遅延ダイナミクスは、遅延関数（delay function）によって実現され、前記遅延関数は、非オーバーシュートのステップ応答を有するｐｔ１関数またはｐｔ２関数である、ことを特徴とする、
前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記基準周波数による前記遅延追跡のために、
−生成された前記出力電圧と前記グリッド電圧との間の実際の位相角が検出され、
−特定された前記位相角と検出された前記移動角との間の角度差が形成され、
−前記基準角度は、前記遅延関数を使用する大きさに応じて前記角度差が減少するように変更され、
−前記基準周波数は、この方法において変更された前記基準角度に調整される、
ことを特徴とする、
前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記基準周波数は、スタート時の設定において、前記グリッド周波数に設定されることを特徴とする、
前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記出力電圧の生成は、供給グリッドに供給される電流を生成し、
前記遅延関数または前記遅延ダイナミクスは、前記供給グリッドにおける少なくとも１つの状態が変化すると、その方法が、変化した送り込み電流で、少なくとも１つのグリッド状態の変化に直ちに反応するように、その結果生じる送り込み電流の変化が最初は実質的に相殺されないように、前記出力電圧の生成が最初は実質的に変化しないままである、ことを特徴とする、
前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記基準システムが前記グリッド電圧を追跡するために作られ、少なくとも所定の最小偏差（deviation）だけ少なくとも１つの変数（variable）で前記グリッド電圧から逸脱すると、追跡動作が存在し、
通常の動作が他に存在し、
前記通常動作のために特定された限界値は、前記追跡動作において所定の交差値を超えてもよい、ことを特徴とする、
前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
特定された前記限界値は、最大の送り込み電流であって、前記所定の最小偏差は、前記最大の送り込み電流の少なくとも１０％であり、
特定された前記限界値は、送り込まれる最大電力であって、前記所定の最小偏差は、送り込まれる前記最大電力の少なくとも１０％であり、
特定された前記限界値は、前記出力電圧を生成するインバータにおける最大許容温度であって、前記所定の最小偏差は、少なくとも１０Ｋであり、
特定された前記限界値は、前記所定時間における前記温度の積分値の最大許容値であって、前記所定の最小偏差は、少なくとも１０Ｋ*ｓであり、
特定された前記限界値は、周波数の最大変化であって、前記所定の最小偏差は、少なくとも０．５Ｈｚ／ｓである、
という可能性からなるリストに従って、少なくとも１つのオーバーシュートが許可されることを特徴とする、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記電力供給グリッドのために公称周波数が提供され、
前記グリッド周波数が前記公称周波数に近づくまたは発散するか否かに関係なく、前記グリッド周波数を追跡するために、前記基準周波数が作成され、
前記グリッド周波数が前記公称周波数に近づく場合よりも前記グリッド周波数が公称周波数から発散する場合に、前記基準周波数による追跡は、より大きく遅延する、
ことを特徴とする、
前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記基準周波数は、前記基準システムと前記グリッド電圧との間に偏差が生じ、補償反応、特に、変化した送り込み電流を引き起こすという結果を持って、前記グリッド周波数と前記電力供給グリッドの公称周波数との間の値に設定されることを特徴とする、
前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
複数のグリッド接続ポイントの１つにおいて電力を供給する各ケースにおいて、複数のグリッド接続ポイントにおいて電力供給グリッドに接続される複数の風力発電設備を制御する方法であって、
前記請求項のいずれか１項に記載の方法が使用される。
【請求項１４】
前記複数のグリッド接続ポイントのそれぞれについて、前記電力供給グリッドのそれぞれの前記グリッド接続ポイント結合強度に関する前記グリッド接続ポイントの機能的位置の尺度（measure）として位置プロパティを決定するステップであって、前記位置プロパティは、前記グリッド接続ポイントが前記電力供給グリッドにどの程度強くまたは弱く結合されているかを示すステップと、
少なくとも１つの前記風力発電設備が電力を供給する前記グリッド接続ポイントの前記位置プロパティに依存する少なくとも１つの前記風力発電設備のそれぞれの場合において、少なくとも１つの動作設定を特定するステップと、
を含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
特に、回転速度が高くなり、前記グリッド接続ポイントが前記供給グリッドにより強く接続されるように、前記位置プロパティに依存する回転速度特性曲線を特定し、
特に、回転速度帯がより広くなり、前記グリッド接続ポイントが前記供給グリッドにより強く接続されるように、回転エネルギーを供給または搬送するために、前記回転速度を変化させる許容回転速度帯を特定し、
特に、遅延が大きくなり、前記グリッド接続ポイントが前記供給グリッドにより強く接続されるように、前記位置プロパティに依存する遅延追跡の遅延ダイナミクスを選択し、
特に、保存されたエネルギーが大きくなり、前記グリッド接続ポイントが前記供給グリッドにより強く接続されるように、前記位置プロパティに依存する保存されたエネルギーを提供し、
特に、エネルギー貯蔵庫が大きくなり、前記グリッド接続ポイントが前記供給グリッドにより強く接続されるように、前記位置プロパティに依存するエネルギー貯蔵庫を提供する、
から構成されるリストから少なくとも１つによって、前記動作設定の特定が構成されることを特徴とする、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
異なるグリッド接続ポイントを介して電力供給グリッドに電力を供給する風力発電設備が、データ接続部を介して接続され、
−異なるグリッド接続ポイントにおいて送り込みを調整するための制御データを送信する、
−前記異なるグリッド接続ポイントの前記風力発電設備の追跡ダイナミクスの選択を調整する、
−前記異なるグリッド接続ポイントの風力発電設備のための異なる追跡ダイナミクスを特定する、
から構成されるリストから少なくとも１つのタスクによって構成されることを特徴とする、
請求項１３から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
グリッド接続ポイントにおいてグリッド周波数を有するグリッド電圧を有する電力供給グリッドに電力を供給する風力発電設備であって、
複数のロータブレードと風によって電力を生成する発電機とを有するロータと、
基準周波数、基準角度を有する基準フェーザ、および生成される出力電圧の基準振幅を有する基準システムを特定するとともに、前記基準角度は前記基準周波数で回転し、前記基準周波数は前記グリッド周波数にほぼ対応する基準特定手段と、
前記出力電圧と前記グリッド電圧の間の位相角として位相角を特定する位相角特定手段と、
前記基準周波数が前記グリッド周波数に対応する場合に、特定された前記位相角が前記送り込み角度において生成された出力電圧と前記グリッド電圧との間の位相角となるように、特定された前記位相角から前記基準角度を持って回転する送り込み角度を算出する算出手段と、
前記基準振幅に依存する電圧振幅と、前記基準周波数に依存する周波数と、前記電力供給グリッドに生成された電力を供給する前記送り込み角度とを有する前記出力電圧を生成するための少なくとも１つの周波数変換器を有する送り込みユニットと、
前記基準システムによって前記グリッド電圧の動きの遅延追跡を行う追跡手段と、
備えている風力発電設備。
【請求項１８】
前記風力発電設備は、少なくとも請求項１から１２のいずれか１つに記載の方法を実行するために準備され、および／または、
前記風力発電設備は、追加電力または結果として生じた前記遅延追跡に必要な余剰電力がエネルギー貯蔵庫から持ち出される、あるいはこのようなエネルギー貯蔵庫に保存されるために、少なくとも１つのエネルギー貯蔵庫、特に、バッテリ貯蔵庫を有する、
ことを特徴とする、
請求項１７に記載の風力発電設備。
【請求項１９】
データ送信装置が、さらなるグリッド接続ポイントを介して、前記電力供給グリッドに電力を供給する少なくとも１つのさらなる風力発電設備を持つデータ接続部を介して、データ交換のために設けられ、
少なくとも１つの調整手段が、少なくとも１つのさらなる風力発電設備の電力の送り込みを用いて、前記電力の送り込みを調整するために設けられている、
ことを特徴とする、
請求項１７または１８に記載の風力発電設備。
【請求項２０】
前記風力発電設備は、請求項１３から１６のいずれか１項に記載の方法を実行するために準備されていることを特徴とする、
請求項１９に記載の風力発電設備。
【請求項２１】
前記位置プロパティが、前記グリッド接続ポイントが前記電力供給グリッドにどのくらい中心に、あるいは外れて配置されているかを示す結果を用いて、前記電力供給グリッドの中心および周辺に関連して、前記グリッド接続ポイントの機能的な位置の尺度（measure）として、複数のグリッド接続ポイントのそれぞれの位置プロパティを決定または入力する決定手段または入力手段が設けられており、
少なくとも１つの風力発電設備が電力を供給する前記グリッド接続ポイントの位置プロパティに依存する少なくとも１つの風力発電設備のそれぞれの場合において、少なくとも１つの動作設定を特定する特定手段が設けられている、
ことを特徴とする、
請求項１９または２０に記載の風力発電設備。
【請求項２２】
共通のグリッド接続ポイントを介して電力供給グリッドに電力を供給する複数の風力発電設備を備え、前記風力発電所または前記風力発電所の少なくとも１つの風力発電設備は、請求項１から１６のいずれか１つに記載の方法を用いて動作される、および／または、前記風力発電所は、請求項１７から２１のいずれか１つに記載の少なくとも１つの風力発電設備を有する、
風力発電所。
【請求項２３】
前記複数のグリッド接続ポイントにおいて前記電力供給グリッドに電力を供給する前記風力発電設備または風力発電所の間のデータ接続部を介して、データを交換する少なくとも１つのデータ送信装置を、備えている、
複数のグリッド接続ポイントにおいて電力供給グリッドに電力を供給する複数の風力発電設備または複数の風力発電所の配置。
【請求項２４】
請求項１７から２１のいずれか１つに記載の風力発電設備および／または請求項２２に記載の風力発電所が使用されることを特徴とする、
請求項２３に記載の配置。
【請求項２５】
位置プロパティは、前記位置プロパティが前記グリッド接続ポイントが前記電力供給グリッドにどのように中心、あるいは外れては位置されるかを示す結果を用いて、前記電力供給グリッドの中心および周辺に関連して、前記グリッド接続ポイントの機能的な位置の尺度（measure）として、複数のグリッド接続ポイントのそれぞれのために決定または特定され、
複数のエネルギーストアは、それぞれのグリッド接続ポイントの前記エネルギーストアがより大きくなり、前記グリッド接続ポイントが前記供給グリッドにおいてより中心に配置されるように、位置プロパティに依存する複数の前記グリッド接続ポイントに設けられている、
ことを特徴とする、
請求項２３または２４に記載の配置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給グリッドへの電力供給方法に関する。本発明はさらに、その方法を実行するための風力発電設備に関し、本発明はまた、その方法を実行するための複数の風力発電設備を有する風力発電所、または発電所、または少なくとも１つの風力発電設備を有する生成ユニット、店舗、制御可能な消費者、および／または他の再生生成器を有する組合せに関する。本発明はまた、複数の風力発電設備、または複数のグリッド接続ポイントにおける電力供給のための複数の風力発電所の配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電設備を使用して、電力供給グリッド（例えば、欧州相互接続グリッドシステム）に電力を供給することが知られている。このような風力発電設備は、送電のために、従来の周波数インバータを使用して、所望の周波数および位相の電流を直接または間接的に給電グリッドに給電する。この種の送電は、送電のために電力供給グリッドに直接結合された同期発電機を使用する従来の大型発電所の送電の種類からほぼ逸脱している。グリッドに直接結合されたそのような同期発電機は、電力供給グリッドに安定化効果を持たせることを意図しているが、これは単純化のためにグリッドとも呼ばれる。
【０００３】
グリッドの再生エネルギー源、特に、風力発電設備の割合が増加しているため、グリッドにおける同期発電機の安定化効果は低下することが懸念される。
風力発電設備の助けを借りて電力供給グリッドを安定させるために、例えば、グリッド周波数やグリッド電圧に応じて、送り込み電力が変更される方法も既に知られている。例として、この種の周波数依存電力制御については、US-2003-0155773-A1を参照し、電圧依存電力制御についてはWO99/33165を参照する。特に、風力発電所による電力供給グリッドの支援のために、このような風力発電所は、特に、グリッドオペレータが入力することができる外部信号に応じて、その送り込み電力を変化させることも提案されている。これに関して、例えば、公開明細書US-2006-0142899-A1を参照する。これらの提案のいくつかは、すでに部分的にグリッド接続レギュレーションに組み込まれている。
【０００４】
しかしながら、そのような解決策は、おそらく十分に広範囲ではないが、特に直接接続されている同期発電機を有する大型発電所が依然として電力供給グリッド内に存在している場合には、それらの支配的に減少し、または最も極端な場合には完全に消滅する。
【０００５】
このために同期発電の動きをエミュレートする解決策は、既に提案されている。欧州特許第1790850号は、可変基準周波数信号を提供するために、積分器として実施され、仮想慣性をエミュレートする内部基準フレームを使用することを提案している。
【０００６】
しかし、そのような解決策の場合でさえ、グリッドにおける安定性の問題は依然として大きくなり、再発する可能性がある。まず、同期発電によるグリッドの安定化は、一貫して理想的には機能しないことに注意する必要がある。同期発電機の大きな慣性は、一方では均等化をもたらし、結果として少なくとも部分的に安定化効果をもたらすが、それはまた、迅速な制御の仕方に立つことができる。グリッドオシレーションは、例えば、複数の大型発電所の同期発電機が互いに振動することができる場合に知られている。また、大型発電所の完全なエミュレーションは、特にそれぞれの定格電力によって示され得る同期発電機の基本的な動きだけでなく、その規模もエミュレートしなければならないことにも留意すべきである。現在、大型発電所の定格電力を達成するためには、多くの風力発電設備が必要とされる。複数の風力発電設備を有する風力発電所であっても、通常、大型発電所よりも発電電力がかなり低い。また、風力発電設備は、大きな発電所に比べてはるかに顕著に分散しているという点で、少なくとも差が残されている。
【０００７】
ドイツ特許商標庁は、本出願に関連する優先権出願において、以下の先行技術を検索した。DE 10 2006 050 077 A1、US 2003/0 155 773 A1、US 2006/0 142 899 A1、US 2011/0 130 889 A1、US 2014/0 316 592 A1、EP 1 790 850 B1、WO 99/33 165 A1、KARIMI-GHARTEMANI, M.; REZA IRAVANI, M.: A Signal processing module for power system applications. In: IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 18, no. 4, pp. 1118-1126, Oct. 2003. In: IEEE Xplore [online], DOI: 10.1109/TPWRD.2003.817514, In: IEEE。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第10 2006 050 077号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第2003/0 155 773号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第2006/0 142 899号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第2011/0 130 889号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第2014/0 316 592号明細書
【特許文献６】欧州特許第1 790 850号明細書
【特許文献７】国際公開第99/33 165号
【非特許文献１】KARIMI-GHARTEMANI, M.; REZA IRAVANI, M.: A Signal processing module for power system applications. In: IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 18, no. 4, pp. 1118-1126, Oct. 2003. In: IEEE Xplore [online], DOI: 10.1109/TPWRD.2003.817514, In: IEEE
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明は、上述の問題の少なくとも１つに対処するという目的に基づいている。特に、グリッドサポートの既知の方法を改善し、少なくともグリッドサポートへのさらなる貢献を提供する解決策が提供される予定である。少なくとも代替的な解決法が提案されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、このように、請求項１に記載の電力供給グリッドに電力を供給する方法が提案される。ここでは、グリッド接続ポイントで送り込みが行われ、電力供給グリッドは、グリッド電圧とグリッド周波数とを有する。グリッド電圧およびグリッド周波数の両方は、それぞれの場合、電力供給グリッドの状態を形成する。送り込みは、風力発電設備を用いて行われ、以下のステップを有する。
【００１１】
基準周波数と、基準周波数を有する基準フェーザと、生成されるべき出力電圧の基準振幅とを有する基準システムが指定される。よって、前記基準システムは、特に、風力発電設備のインバータの出力で生成される、出力されるべき出力電圧の方向を提供する。最も単純なケースでは、基準周波数、基準周波数および基準振幅は、生成される出力電圧の周波数、角度および振幅に対応する。したがって、基準フェーザは、出力電圧の電圧フェーザである。一定の係数、特に、正規化係数によって、出力電圧の振幅と基準振幅との間に相関が存在してもよい。周波数は、可能な限り出力電圧の周波数に対応していなければならず、偏差は能動的、あるいは一時的なプロセスのために生じる可能性がある。
【００１２】
換言すれば、基準システムは、基準角度と基準振幅とを有する基準フェーザを有し、基準フェーザが基準周波数で回転するように記述することができる。基準角度は、基準周波数に応じて変化する。最も単純な場合にそれと同一である出力電圧は、それに対して向けられる。グリッド電圧は、同様に、グリッド周波数で回転する回転電圧フェ−ザによって定義することもできる。生成された出力電圧が基準システムに対応する場合、すなわち、基準フェーザによって同様に記述することができ、位相角は、基準導体とグリッド電圧の電圧フェーザとの間の角度である。位相角とこれに基づいて動作ポイントを設定することができる。
【００１３】
基準周波数は、グリッド周波数に実質的に対応すべきである。理想的な静止状態、すなわちグリッド周波数が変化しないとき、基準周波数は、グリッド周波数と一致しなければならない。しかしながら、能動的かつ一時的なプロセスの場合には、偏差が現れる可能性があり、これについても以下でさらに説明する。
【００１４】
グリッド周波数が変化すると、角度が増減する結果として、グリッド電圧の電圧フェーザがドリフトし、出力電圧の電圧フェーザから連続的に発散または接近する。基準フェーザは、グリッド電圧のこの電圧フェーザに遅れて追従することができる。
【００１５】
しかし、グリッド電圧の電圧フェーザの振幅も増減することができる。これは、電圧振幅の増加または減少に対応する。基準システムは、特に、基準フェーザを使用して、グリッド電圧の前記電圧フェーザを追跡することもできる。
【００１６】
グリッド電圧の電圧フェーザを変化させる更なる可能性として、電圧フェーザの角度も突然変化することが考慮される。これは、例えば、大きな負荷、すなわち大きな消費者が電力供給グリッドから切断されたときに発生する可能性がある。その結果、それに応じて電圧の角度も変化するように、送電ユニットのインピーダンス、グリッドインピーダンスおよび消費者のインピーダンスからなり、電流経路に有効な全体的なインピーダンスの角度も変化する。グリッド電圧の電圧フェーザは、特に、その角度に応じて、飛躍する。
【００１７】
基準フェーザは、突然変化するグリッド電圧の基準フェーザを追跡するように作られてもよい。
さらに、基準周波数がグリッド周波数に対応する場合、特定された位相角がこのような送り込み角度と特定された位相角とで生成された出力電圧の間の位相角となるように、特定された位相角から基準角度で回転する送り込み角度が計算される。このように、本方法は、送り込み角度を持つ電圧フェーザを有する出力電圧が生成されるように、作用する。次に、出力角の電圧フェーザとグリッド電圧の電圧フェーザとの間に位相角が設定される。単純なケースでは、送り込み角度が基準角度に対応するように基準システムが選択される。次に、出力電圧の電圧フェーザは、少なくともその角度に関して、基準フェーザに対応する。
【００１８】
出力電圧は、それに応じて、すなわち、基準振幅、基準周波数に依存する周波数に応じて電圧振幅、および送り込み角度によって生成される。最も簡単なケースでは、出力電圧の電圧振幅は基準振幅に対応し、出力電圧の周波数は基準周波数に対応し、送り込み角度は基準角度に対応する。ここでは、これは、特に、定常状態に対して真実を保持される。ここで、定常状態は、少なくとも電圧振幅、周波数および位相角１つが一定であるものを意味するものと理解される。
【００１９】
グリッド電圧の動きが今、変化すると、特に、グリッド周波数、または、例えば、グリッド電圧が変化すると、その動きを追跡するための基準システムが作られる。周波数の例では、これは、基準周波数が再びグリッド周波数に対応することが求められていることを意味する。電圧振幅の例、すなわち、基準振幅による追跡では、これは、例えば、基準振幅がグリッド電圧の電圧振幅に正確に対応していないが、例えば、所定の比率なる。例えば、基準振幅は、グリッド電圧の電圧振幅の１０％以上になってもよい。例えば、グリッド電圧の電圧振幅が減少すると、この実例にとどまるために、再びグリッド周波数の電圧振幅の１０％上以上になるように、基準振幅が追跡されてもよい。
【００２０】
しかし、基準システムによる追跡は、遅れて起きる。よって、グリッド電圧の動きをできるだけ早くかつ可能な限り速やかに追跡することは、基準システムには求められていないが、この場合、グリッド電圧は、意図的に、直ちにかつ直接的に追跡されない。この場合、遅延追跡が提供され、遅延の点で物理的に必要なダイナミクスの範囲をかなり上回る。
【００２１】
このように、基準システムによる遅延追跡だけは、出力電圧を変えないグリッド電圧の変化は、特に、送り込み電流の対応する反応につながる状況を達成することができ、電流の対応する反応につながることがある。遅延のために、この反応は防止されないが、それにより意図的に促進される。
【００２２】
このように、グリッド電圧が低いと、例えば、電流の流れが増加し、つまり送り込み電流を増加させることができる。それに応じて、送り込み電力も増加させることができる。この方法は、そのような結果として生じる電力の増加または電流の増加を許可することを提案する。この場合、送り込みは、基準システムに基づいて最初は変わらずに継続することができる。
【００２３】
より高い電力の流れがある場合、そのために必要な電力は、例えば、電池貯蔵庫のような中間物貯蔵庫から、または風力発電設備の回転するロータのフライホイールマスから取り出される。同じことが同様に、電力の低減に適用される。これも最初から許可されており、例えば、バッテリ貯蔵庫のような中間貯蔵庫における対応する電力の中間貯蔵庫によってより、低い電力消費を達成することができ、風力発電設備の電力生産は、特に、ロータをピッチングすることによって減少させることができ、および／または、必要に応じて、追加の電力が供給される。風力発電装置のロータに回転エネルギーを蓄えるために電力が使用されることも考慮される。
【００２４】
したがって、直接的に生じる物理的反応が利用されるので、簡単な方法で、グリッド電圧の変化に即座に反応することができる。
グリッド電圧の変化は、この場合には、例えば、例えば、位相角の増加につながる可能性があるグリッド周波数の変化であってもよい。これは、例えば、その電流振幅の点で、増加する送り込み電流の変化にもつながる。グリッドにおける周波数の変化は、風力発電設備を送って事前に検出し評価されることなく、それに対応して変化した送り込み電流に直ちに直接的に導かれる。別の場合には、同様に、特に、送り込み電流の減少につながる位相角の減少も生じることがある。
【００２５】
提案された手法は、好ましくは、少なくとも１つの風力発電設備または風力発電所を用いて行われる。しかし、少なくとも１つの風力発電設備と、貯蔵庫、制御可能な消費者および／または他の回生発電機を有する組み合わせ、またはそのような組み合わせとして設計された発電プラントまたは発電ユニットも考慮される。
【００２６】
遅延追跡は、所定の遅延ダイナミクスを利用して行われることが好ましい。その結果、グリッド電圧の変化等、特に、送り込み電流の反応が、影響を受けることができる。より大きな遅れは、特に、より大きな補償反応を可能にし、逆もまた同様である。グリッド電圧が変化した場合、すなわち、特に、その振幅および基準システムに関してその位相に関して、遅延追跡は、第１の補償反応、特に、送り込み電流の結果として生じる変化だけでなく、定期的に、グリッド電圧と基準システムとの間の偏差のさらなる増加につながる。また、補償反応も再び増加することができる。
【００２７】
遅延追跡に必要とされる回転エネルギーからの追加電力またはその結果生じる余剰電力は、回転エネルギーとして相殺または格納され、および／またはエネルギー貯留庫、特に電池貯蓄庫から引き出されるか、またはそのようなエネルギー貯留庫に格納されることが好ましい。この目的のために、適切な蓄電池を用意することができる。
【００２８】
遅延ダイナミクスは、好ましくは、遅延関数によって実現され、遅延関数は、非オーバーシュートステップ応答を有するＰＴ１関数またはＰＴ２関数であり得る。同様に、よく減衰された関数（well-attenuated function）も考慮される。ＰＴ１関数は、１次の遅延関数とも呼ばれる。前記ＰＴ１関数は、非常に簡単であり、一次関数の線形関数であるため、オーバーシュートを有しないという利点を有する。前記ＰＴ１関数により、グリッド内の振動を促進することなく、簡単な方法で遅延追跡を達成することができる。
【００２９】
ＰＴ２関数は、２次の遅延関数と呼ぶこともできる。前記ＰＴ２関数は、１次の遅延関数と比較して、浅い立ち上がりで開始できるという付加的な利点を有する。前記ＰＴ２関数は、発振しないように、すなわち、オーバーシュートなしにステップ応答に反応するように、すなわち２つの実際の固有値しか持たないように選択されることが好ましい。したがって、最初は完全に浅い立ち上がりを実現することが可能であり、したがって、急峻な立ち上がりに移行することができるデッドタイムと同様の初期遅延を実現することができる。この種の急な上昇は、おそらく、基準システムがグリッド電圧からあまり離れないようにするために必要である。よって、ある初期遅延の後に、そのプロセスで説明した所望の効果を放棄することなく、このような機能を使用して高速トラッキングを達成することは可能である。非励振でオーバーシュートのない関数を特定することによって、グリッドにおいて正の安定化効果を達成することができる。
【００３０】
したがって、遅延ダイナミクスは、そのような遅延関数を用いて設定することができ、または、他の方法で設定することができる。この設定は、必要に応じて能動的に行うこともできるし、グリッド内において、他の送り込みユニット、特に、回生送り込みユニットがどのように変化するかに応じて行うこともできる。さらに、または代わりに、グリッド接続ポイントがグリッド内のどの位置にあるかに応じて設定を行われてもよい。このような設定は、グリッド接続ポイントがグリッド内で中央に配置されているのか、または分散して配置されているのかに応じて、特に提案される。
【００３１】
遅延関数は、瞬時リザーブを何回、どのくらい早くまたは遅くするか、またはどのくらい早くパワーを変えるか、またはどれくらい早く定格有効電力に戻るかを設定するためにも使用される。そのような瞬間的な準備の提供またはそのような電力の変化は、中央グリッド接続ポイントでは、分散グリッド接続ポイントよりも高い方が望ましいと提案されている。
【００３２】
グリッド周波数の遅延追跡のために、生成された出力電圧とグリッド電圧との間の実際の位相角が検出され、特定された位相角と検出された位相角との間の角度差が形成され、このように変更された基準点に基準周波数を調整することにより、角度差が遅延関数を用いた大きさに応じて減少するように基準点を変更する。これにより、提供された位相角と実際の位相角との間の偏差が検出される。そして、基準システムによる遅延追跡は、それにより、位相角を所望の位相角に戻すために、基準角度による追跡に最初に関係する。次に、ステップＳでは、その結果得られた基準角度の変化は、基準周波数を調整するために用いられる。もし、一例のように、位相角の変化がグリッド電圧の周波数の変化に起因するものであれば、位相角は連続的に大きくなる。追跡はまた、少なくとも角度がさらに増加しない結果をもたらす。しかしながら、これが結果である場合、変更された基準角度はグリッド周波数で回転する。正確には、これは、基準周波数を調整するために利用される。したがって、変更された基準角度からの新たな基準周波数、または変更された送り込み角度を再決定することが可能である。したがって、基準周波数は、遅延してグリッド周波数を追跡するようにもなされる。
【００３３】
好ましくは、基準周波数は、すなわち、特に、方法が開始され、基準システムの生成が開始されるときに、開始設定においてグリッド周波数に設定される。それに応じて基準システムが動作するとすぐに、遅延追跡に切り替えることができる。したがって、基準システムは、遅延追跡によって調整することができる点を除いて、原理的には独立した方法で実行される。
【００３４】
一実施形態によれば、この方法は、出力電圧の生成によって供給グリッドに供給される電流が生成され、供給グリッドの少なくとも１つの状態が変化したとき、すなわち、グリッド電圧の振幅、周波数および／または位相が変化したとき、結果として生じる送り込み電流の変化は、最初は実質的に相殺されないので、変化した送り込み電流で直ちに少なくとも１つのグリッド状態の変化に反応するように、出力電圧の発生は、最初は実質的に変化しないままである。
【００３５】
グリッド内の状態の変化に対する反応が直接かつ瞬間的に変化した電流となるように、出力電圧を最初に保持するという状況を達成することが可能である。
したがって、グリッド内の状態の変化に対する反応は、直ちにかつ瞬間的に変化する電流となるように、出力電圧が最初に保持される状況を達成することができる。
【００３６】
さらなる実施形態によれば、追跡動作において、通常動作で指定される少なくとも１つの限界値が所定の許容値を超えることが提案される。この場合、追跡動作は、基準システムがグリッド電圧を追跡するようにされ、グリッド電圧からの少なくとも１つの変数を所定の最小偏差だけ逸脱するものである。これは、ここでは、追跡されるべき偏差が重要である場合にのみ、基準システムが追跡動作として参照される。それ以外の場合は、通常の操作が想定される。
【００３７】
この場合、基本は、このような重要な偏差は非常にまれに起こるという事実の知識であり、原理的に満足すべきであるが、電流、電力および温度については特にその限界を超え、特に、ごくまれにしか発生しない場合には、大きな被害は生じない。この程度まで、そのような限界値の超過は、グリッド電圧からの所定の最小偏差が存在するときに、そのような追跡動作のためにのみ提供される。このような所定の最小偏差は、グリッドが重大な欠陥を有することを示す。
【００３８】
例外的な場合におけるこのような限界値超過の許可は、基準システムがグリッド電流を遅れて追跡できるようにするための準備をする。でなければ、そのような限界値の超過を防ぐために、即時追跡または別の制限を実行しなければならないかもしれない。従って、この手段はまた、上記の補償反応が許容され、原理的に発展することができる状況を達成する。
【００３９】
特に、以下の限界値は、この目的のために考慮される。特定された限界値は、最大送り込み電流とすることができ、所定の最小偏差は、最大送り込み電流の少なくとも１０％とすることができる。さらなる可能性は、特定された限界値が供給される最大電力であって、所定の最小偏差が、給電される最大電力の少なくとも１０％であることである。したがって、これらの２つの変形例では、少なくとも最大送り込み電流の１１０％または給電される最大電力の１１０％を使用して給電することができる。
【００４０】
また、特定された限界値は、出力電圧を発生するインバータの最大許容温度であり、この場合、所定の最小偏差は少なくとも１０Ｋ（ケルビン）であるとも考えられる。限界値よりも１０Ｋ高い温度上昇は、関連する装置にとって相当な負荷となり、そのような限界値を満足しなければならない。このオーバ−シュートが短くて非常にまれな例外的なケースでは、このような過剰な増加を受け入れることができる。
【００４１】
また、特定された限界値は、所定時間における温度積分の最大許容値であり、所定の最小偏差は、少なくとも１０Ｋ*ｓであると考えられる。特に、半導体部品の温度上昇の場合、過度の増加の期間に至る可能性がある。過度の増加が高ければ高いほど、許容される可能性のある時間は短くなる。このために、時間の経過に伴う温度の積分値を考慮することが提案されている。実施のためには、好ましくは熱インバータモデルに基づく。
【００４２】
さらに、特定された限界値は、周波数の最大変化であってもよく、所定の最小偏差は、少なくとも０．５Ｈｚ／ｓであってもよい。
このような追跡動作は、基準システムがグリッド電圧を追跡し、グリッド電圧からの少なくとも１つの変数が少なくとも所定の最小偏差だけ逸脱する場合にのみ存在する。このような所定の最小偏差は、好ましくは、電力供給グリッドの定格周波数に関係して、グリッド周波数からの基準周波数の０．５％の偏差に関係する。さらなる構成によれば、所定の最小偏差は、グリッド電圧の電圧振幅から、電圧供給グリッドの定格電圧の少なくとも１０％の値、基準振幅の偏差に加えて、基準振幅とグリッド電圧の振幅の間の定常状態においても提供される他の差に関係する。
【００４３】
さらなる実施形態によれば、所定の最小偏差は、特定された位相角から少なくとも２０度で測定または検出された位相角の偏差に関係する。
一実施形態によれば、グリッド周波数が公称周波数に近づいているか乖離しているかに応じて、グリッド周波数を追跡するように基準周波数を設定することが提案されている。そのような公称周波数は、２つの例だけを述べると、特に、関連する供給グリッドの定格周波数、すなわち、欧州の相互接続グリッドシステムでは５０Ｈｚ、ＵＳグリッドでは６０Ｈｚである。
【００４４】
この目的のために、グリッド周波数が公称周波数から離れる場合には、グリッド周波数が公称周波数に近づく場合よりも、基準周波数の追跡がより大きく遅れることも提案されている。したがって、周波数が公称周波数から発散する場合よりも、公称周波数に向かう方向の変化に対してより速く追跡するように、基準周波数が作られる。この提案、すなわち、追跡の異なる遅延は、公称周波数に向かう方向に追跡する場合、より速い追跡が弱い補償反応につながる状況を達成することを可能にする。さらに、基準周波数は、基本的に、所望の方向により迅速に移動するグリッド周波数に達する。グリッド周波数が公称周波数から離れて変化する、すなわちそれから発散する場合には、グリッド周波数のこの傾向の発散を最大限に遅らせることによって可能な限り最大限にこれを打ち消すことが求められる。
【００４５】
一実施形態によれば、基準周波数は、グリッド周波数と公称周波数との間の値に設定されることが提案される。したがって、グリッド周波数から逸脱した基準周波数は、ここで人為的に特定される。従って、基準システムとグリッド電圧との偏差が生じ、公称周波数に向かうグリッド周波数に影響を与えるためにも望まれる補償反応が生じてもよい。特に、グリッド電圧の出力電圧を追跡するだけでなく、所望の特定の方向に肯定的な影響を与えることができるように、ここでは本発明の概念を簡単に達成することができる。
【００４６】
これにより、出力電圧を設定するインバータが得られ、周波数自体を指定することができる。上記の偏差の周波数が、特に、位相角の著しい変化に至るまで、遅延追跡を開始することができ、場合によっては、基準周波数と基準システムの全体が、再びグリッド電圧と一致することができる。
【００４７】
同様の現象は、このような電力供給グリッドに直接的に結合される送り込み同期発電機の場合でも発生する。そして、このような同期発電機は、基本的に、電圧フェーザのように回転し、純粋な物理的方法でグリッド電圧の電圧フェーザを追跡するポールホイール角度、またはそれらのポール電圧を作成する。この場合には、しかしながら、それは、それぞれの同期発電機の慣性によって、しばしばオーバーシュートを引き起こす。よって、周波数振動が、結果として生じることがある。
【００４８】
この問題を少なくとも低減するために、ここではオーバーシュートのないトラッキング関数を設けることが好ましい。したがって、このような非オーバーシュートトラッキング関数、すなわち遅延関数は、好ましくは、ＰＴ１関数として、またはオーバーシュートしない特定の動作を有するＰＴ２関数として提案される。これらは、よく説明される２つの簡単な関数であるが、原理的には、他の関数が使用されてもよく、これらは、オーバーシュートを意図していない、あるいは、少なくともオーバーシュートをほとんど意図していない。
【００４９】
基準フェーザが突然変化したグリッド電圧の電圧フェーザと基準周波数とが、それぞれの場合に搬送されると、これは、グリッド電圧の電圧フェーザの急激な変化が位相角の増加につながった場合に、必然的に最初の周波数の変化、例えば、周波数の増加をもたらす。この種の突然の変化は、グリッド周波数の変化なしでも起こりえる。追跡中は、基準周波数が最初に上昇し、そして、基準フェーザがうまくグリッド電圧の電圧フェーザを追跡するようにされると、特に、グリッド周波数まで再び減少する。ここで、オーバーシュートなしに追跡を行うと、基準周波数で振動は発生しない。基準周波数は、一度増加し、その後、プロセスのそれを下回ることなく、すなわち他の方向にスイングすることなく、グリッド周波数の周波数値に戻る。いずれにせよ、これは同期発電で知られているよりも、この程度まで、提案された解決策を使用して別の動きが達成される。この他の動きは、間違いなくより良いと呼ばれてもよい。
【００５０】
さらに、複数のグリッド接続ポイントにおいて電力供給グリッドに接続された複数の風力発電設備を制御する方法が提案されており、風力発電設備は、それぞれの場合において、グリッド接続ポイントの１つにおいて電力を供給するために設けられている。これらの風力発電設備のために、上述の少なくとも１つの実施形態による電力供給方法を使用することが提案される。この結果、特に、非常に多くの風力発電設備がこのように運転され、著しい貢献をすることができる場合に、グリッドサポートおよび共に貢献することができるこの複数の風力発電設備を生じることができる。上述した実施形態の少なくとも１つに従って、複数の風力発電設備のために、グリッドの変化と同様の方法で、特に、基準システムによる遅延追跡のための電力を供給するための方法は、適切である。
【００５１】
特に、多くの風力発電設備が最初に補償処理を許可する、あるいは電力供給グリッドの変化に反応を出力する場合には、補償反応が、影響を与え、特に、電力供給グリッドにおける変化した電力状況を補償することができる、あるいは、特に、前の状態にグリッド電圧を戻すことができるというチャンスもある。
【００５２】
一実施形態によれば、複数のグリッド接続ポイントのそれぞれについて、位置プロパティが最初に決定されることが提案されている。この位置プロパティは、電力供給グリッドのための個々のグリッド接続ポイントの結合強度に関するグリッド接続ポイントの機能的位置の尺度として使用される。よって、この位置プロパティは、グリッド接続ポイントが電力供給グリッドにどのくらい強くまたは弱く結合されているかを示す。結合の強さは、電力供給グリッドの変化が関連するグリッド接続ポイントにどれほど大きな変化をもたらしているかを示す。例えば、結合の強さは、グリッド接続ポイントが機能的により中心に、または分散して配置されるか否かに起因する。しかしながら、グリッド接続ポイントがどのように中央または分散しているかに対応する必要はない。
【００５３】
よって、この位置プロパティまたは手法は、関連するグリッド接続ポイントのこの配置が、グリッド内の他の送り込み装置およびグリッド内の消費者にどのように関連しているかを示す。この場合、特に、それぞれのグリッド接続ポイントがグリッドの領域にどの程度支配的であるかが考慮される。グリッド接続ポイントのより支配的なグリッド接続ポイント、または風力発電設備、または風力発電所は、グリッドへの同じか同等の量の電力を供給するグリッド接続ポイントと比較した場合には、その結合が強くなる。
【００５４】
少なくとも１つの風力発電設備が給電するグリッド接続ポイントの位置プロパティに応じて風力発電設備の少なくとも１つのそれぞれの場合において、少なくとも１つの運転設定を特定することが提案される。簡単にするために、説明のため、グリッド接続ポイントごとに１つの風力発電設備を想定することができる。風力発電設備の運転設定は、その位置プロパティ、すなわち、そのグリッド接続ポイントの位置プロパティに応じて特定される。このような運転設定は、特に、電力供給グリッドの状態の変化に対する反応に関連する送電に影響を与える風力発電設備のプロパティに関連する。その例を以下で説明する。しかしながら、複数、特に、多くの風力発電設備を備えた１つの風力発電所が、しばしば想定されるであろう。この種の風力発電所は、その風力発電設備の全てが同じグリッド接続ポイントを介して電力供給グリッドに給電するという事実によって、ここでも定義されている。この場合には、風力発電所がある場合、特に、それぞれのグリッド接続ポイントに風力発電所がある場合には、前記運転設定は、それぞれ同じ発電所の風力発電設備の複数または全て、すなわち同じグリッド接続ポイントに関連することができる。
【００５５】
よって、位置プロパティは、グリッド接続ポイントがどの程度強く電力供給グリッドに結合されているかを示している。
回転速度特性曲線は、好ましくは、位置プロパティ、すなわち、特に、回転速度がより大きくなり、関連するグリッド接続ポイントがより強く電力供給グリッドに結合されるように、特定される。これは、例えば、グリッド接続ポイントが供給グリッドにどのくらい集中して配置されているかにもよる。結合は、しばしば必要ではないが、より強く、より集中的にグリッド接続ポイントが電力供給グリッドに配置される。特に、回転速度が速い回転速度特性曲線を特定することにより、風力発電設備のロータに回転エネルギーを蓄えることができる。通常、各動作ポイント、特に各風速において、最適な回転速度がある。結果として、より多くの回転エネルギーを供給できるように、前記最適回転速度を増加させることができる。この場合、風力発電設備は、最適なポイントから大きく外れることなく、より高いまたはより低い回転速度で、最適なものとしてしばしば運転される。
【００５６】
グリッドサポートのために無効電力が供給されることもあるが、特に、電力供給グリッドの弱く結合されたグリッド接続ポイントでは、グリッドサポートには特にエネルギーがほとんど必要ないことが確認されている。これに対して、強い結合を持つグリッド接続ポイントの位置では、より多くのエネルギーがしばしば必要とされ、従って、分散型グリッド接続ポイントの場合よりも高い回転速度を設定することが提案されている。加えて、電力供給グリッドの弱く結合されたグリッド接続ポイントへの強すぎる反応は、振動、特にグリッド振動につながる。したがって、このことを考慮に入れ、弱く結合されたグリッド接続ポイント、すなわち、分散した送り込みポイントでもよい送り込みポイントで、より少ない支持またはより少ない支持エネルギーの使用を考慮することが提案される。ここでは、グリッド接続ポイントがどの程度、集中的にまたは分散的にどのように考慮されるかという利点が説明されている限り、これらはまた、グリッド接続ポイントの結合がどれくらい強くまたは弱いかという利点の例示的な説明として理解されるべきである。
【００５７】
一実施形態によれば、回転速度帯がより広く、グリッド接続ポイントが供給グリッドにより強く結合されるように、位置プロパティに応じて、回転エネルギーを供給または搬送するために回転速度を変化させる許容回転速度帯域を特定することが、付加的、あるいは代替的に提案される。この場合でも、回転速度の比較的強い変動、特に、最適な回転速度の変動が、動作ポイントでの出力にわずかな影響しか及ぼさないという事実の知識に基づいている。よって、回転速度は、特に、回転エネルギーを供給するために、予め定められた値だけ減少し、その結果、新しい動作ポイントの電力損失が以前のものに減少するだけである。
【００５８】
回転速度の異なる程度までのこのような変化を、すなわち各グリッド接続ポイントの位置機能に応じて、許容することが提案されている。グリッド接続ポイントが強い結合を有する場合には、高い回転速度の変化と、したがって広い回転速度帯域とを許容することができる。したがって、より弱く結合されたグリッド接続ポイントの場合よりも、回転エネルギーからのより大きなエネルギーが許容される。しかし、これは、強く結合したグリッド接続ポイントの場合には、より弱く結合した場合よりも、新しい動作ポイントの電力のより顕著な劣化が許容されることも意味する。
【００５９】
遅延追跡の遅延ダイナミクスは、位置プロパティに応じて選択されることが好ましい。これは、特に、遅れが大きいほど、グリッド接続ポイントが供給グリッドに強く結合されるように実現される。遅延が大きくなればなるほど、遅延が長くなればなるほど、より多くの補償反応が許容される。提案として、これはまた、関連するグリッド接続ポイントがどれほど強くまたは弱く結合されているかに応じて調整される。特に、強力に結合されるように構成されている場合、より強い補償反応が好都合になり、より大きな遅延がここで提案される。
【００６０】
さらなる実施形態によれば、位置プロパティに応じて、すなわち、特に、貯留されたエネルギーが大きくなるように、貯蔵されたエネルギーが提供され、グリッド接続ポイントは、供給グリッドにより強く結合されている。また、強く結合されたグリッド接続ポイントで、より多くのエネルギーをサポートする必要があるという知識を実装することもここで提案されている。
【００６１】
さらに、または代わりに、位置プロパティに応じてエネギー貯留庫が設けられることが提案されている。特に、エネルギー貯蔵庫は大きくなることを意図しており、グリッド接続ポイントは、供給グリッドにより強く結合されている。よって、異なるグリッド接続ポイントに対して異なる大きさのエネルギー貯蓄庫が設けられている。この場合にも、この概念は、より強いサポートが実行されているか、強い結合のある位置で実行できることに基づいている。したがって、これには多くのエネルギーが必要であり、それに応じて異なる大きさのエネルギー貯留庫が提供される。
【００６２】
一実施形態によれば、高瞬時リザーブを通じたこの接続プロセスの安定化を提供するために、特に、２つのグリッドセクションの接続のために、すなわち、接続が行われることが意図されている供給グリッドの周辺部に高い瞬間的なリザーブが提供されることが提案される。
【００６３】
さらなる実施形態によれば、異なるグリッド接続ポイントを介して電力供給グリッドに給電する風力発電設備は、以下に説明するタスクの少なくとも１つを実行するように構成されたデータ接続部を介して接続されることが提案される。
【００６４】
異なるグリッド接続ポイントで送り込みを調整するために、制御データを送信されることが好ましい。これは、異なるグリッド接続ポイントを介して給電され、一緒に、特に、可能なグリッドサポート措置に大きな貢献をすることができる多くの風力発電設備という結果をもたらす。
【００６５】
このようなデータ接続部によって、異なるグリッド接続ポイントの風力発電設備の追跡ダイナミクスの選択が調整されることが好ましい。これにより、風力発電設備の動きのモードも、電力供給グリッド内の位置に依存する。しかしながら、動きのモードは、同じ供給グリッドに供給される他の風力発電設備がどのように反応するかにも依存し得る。これは、特に、追跡ダイナミクスの設定によって、すなわち追跡ダイナミクスの選択によって実行される。この場合、特に、追跡機能の時間の動きを選択することが考えられる。
【００６６】
さらなる実施形態によれば、異なるグリッド接続ポイントの風力発電設備に対して異なる追跡ダイナミクスが特定されることが提案される。これは、多くの風力発電設備が同じようにまたは同じように反応するのを意図的に防止することを意図している。これが制御振動につながるリスクがある。異なる追跡ダイナミクスの意図的な選択は、そのような過剰反応を防ぐことができる。
【００６７】
グリッド接続ポイントにおいてグリッド周波数のグリッド電圧を持つ電力供給グリッドに給電する風力発電設備も提案されている。前記風力発電設備は、
−複数のロータブレードと風によって電力を生成する発電機とを有するロータと、
−基準周波数、基準角度を有する基準フェーザ、および生成される出力電圧の基準振幅を有する基準システムを特定するとともに、前記基準角度は前記基準周波数で回転し、前記基準周波数は前記グリッド周波数にほぼ対応する基準特定手段と、
―前記出力電圧と前記グリッド電圧の間の位相角として位相角を特定する位相角特定手段と、
−前記基準周波数が前記グリッド周波数に対応する場合に、特定された前記位相角が前記送り込み角度において生成された出力電圧と前記グリッド電圧との間の位相角となるように、特定された前記位相角から前記基準角度を持って回転する送り込み角度を算出する算出手段と、
−前記基準振幅に依存する電圧振幅と、前記基準周波数に依存する周波数と、前記電力供給グリッドに生成された電力を供給する前記送り込み角度とを有する前記出力電圧を生成するための少なくとも１つの周波数変換器を有する送り込みユニットと、
―前記基準システムによって前記グリッド電圧の動きの遅延追跡を行う追跡手段と、
を備えている。
【００６８】
ロータブレードを有するロータは、好ましくは３つであって、風によって回転され、この回転運動は発電機に電力を発生させる。より良好な制御のために、ロータブレードは、ブレード角度に関して調節可能であることが提案される。
【００６９】
例えば、プロセスコンピュータの一部として提供されることができる、または単に制御システム内にプログラムまたはサブプログラムを形成することができる基準特定手段を使用して、特に、既に上段にて説明された種類の１つである基準システムが提供される。
【００７０】
位相特定手段は、同様に、プロセスコンピュータの一部として、または単に制御システム内のサブプログラムとして実装されることができる。ここで特定された位相角は、方法との関連で既に上段にて説明されたように、出力電圧とグリッド電圧との間の位相角としても特定される。
【００７１】
基準角度で回転する送り込み角度を計算する計算手段は、制御ユニット、プロセスコンピュータの一部として、または単に制御システムのサブプログラムとして実装されてもよい。このようにして、既に上段にて説明されたように、計算手段は、基準角度で回転する送り込み角度を計算する。
【００７２】
少なくとも１つの周波数インバータ、または他の１つの周波数インバータを有する送り込みユニットが給電用に設けられている。前記周波数インバータは、特に、対応するパルス化された電圧信号を特定することによって、所望の出力電圧を生成する。これは、パルス幅変調または許容帯域法として実現される。前記送り込みユニットは、入力変数として、基準振幅、基準周波数またはそれに依存する周波数と送り込み角度を使用する。
【００７３】
グリッド電圧の動きを用いた基準システムによる遅延追跡のための追跡手段は、同様に、制御装置の一部として、または制御システムのサブプログラムとして実装されることができる。追跡手段は、グリッド電圧の検出された電圧フェーザの値を入力として受信し、特定された遅延ダイナミクスを使用して、特定された遅延機能を使用して基準システムの基準フェーザを作ることが好ましい。これは、特に、基準フェーザの設定値は、グリッド電圧の電圧フェーザの値から直接形成されることができ、前記設定値は、所望の遅延機能を使用して遅延させることができるように、実装される。したがって、設定値は、例えば、遅延機能を実現する種類の遅延ブロックの入力を形成することができ、前記ブロックは、このように遅延された値を出力する。この設定値が急に変化すると、遅延機能のステップ応答のように振る舞うように、遅延機能によって変化する。この結果は、基準システム、すなわち基準フェーザのそれに応じて追跡される値である。
【００７４】
風力発電設備は、少なくとも１つの送り込み方法に対して、上段にて説明された少なくとも１つの方法を実行するように準備されることが好ましい。この目的のために、風力発電設備は、対応する方法が実行される対応する制御装置を有することができる。
【００７５】
風力発電設備は、少なくとも１つの更なる風力発電設備とのデータ接続部を介してデータを交換するために設けられたデータ送信装置を有していることが好ましく、前記更なる風力発電設備は、更なるグリッド接続ポイントを介して電力供給グリッドに給電する。このようなデータ送信装置は、有線方式または無線方式で行うことができる。適切な場合は、組み合わせが考えられる。
【００７６】
さらに、少なくとも１つの更なる風力発電設備の電力の送り込みを持つ提案された風力発電設備の電力の送り込みを調整する調整手段が設けられている。この目的のために、特に、提供されたダイナミクスに対して、調整が行われる。よって、遅延ダイナミクスまたは遅延機能を用いて、風力発電設備がその基準システムを調整することができる。しかし、例えば、位相角が設けられているように、特定の送り込み角度が調整されることも考慮される。調整手段は、制御装置の一部として設けられていてもよいし、送信装置の必要なデータを受信する、または、送信の目的のために前記データを前記送信装置へ送信する制御システムの制御プログラムとして実装されてもよい。
【００７７】
データ接続部を介して少なくとも１つの更なる風力発電設備に結合される、または、前記データ接続部を介して通信する種類の風力発電設備のために、前記風力発電設備は、その制御装置においてそのような方法を実施する方法が実行されることも提案されており、この方法は、複数のグリッド接続ポイントを介して複数の風力発電設備による送り込みに関連する実施形態に関連して上述されている。
【００７８】
更なる実施形態によれば、データ送信装置を介して、さらなるグリッド接続ポイントを使用する少なくとも１つの更なる風力発電設備と通信する風力発電設備では、位置プロパティを決定するために設けられた決定手段または位置プロパティを入力するための入力手段を設けることが提案されている。決定手段は、制御装置の一部であってもよいし、また、対応するデータを評価する制御システムのサブプログラムであってもよい。あるいは、位置プロパティは、例えば、サービス担当者または中央制御室によって入力され、２つの例のみを示すことができる。よって、前記位置プロパティは、各グリッド接続ポイントがどれほど強くまたは弱いかの尺度を形成し、これにより、前記グリッド接続ポイントを用いる風力発電設備は、電力供給グリッドに結合されている。
【００７９】
また、グリッド接続ポイントの位置プロパティに応じて、少なくとも１つの風力発電設備の少なくとも１つの動作設定を特定する特定手段も提案されている。特定手段は、例えば、回転速度特性曲線を選択することができ、これにより、関連する風力発電設備が最適な回転速度で動作するか、より高い回転速度で動作するかを特定することができる。さらにまたは代替的に、特定手段は、さらなる例を挙げれば、回転速度帯域を特定することができる。従って、特定手段は、制御装置の一部であってもよく、例えば、設置制御システムに実装されることにより、対応するプログラムまたはサブプログラムとして実現されてもよい。
【００８０】
さらに、複数のグリッド接続ポイントにおける送り込み電力のための複数の風力発電設備の配置が提案されている。前記配置は、複数のグリッド接続ポイントにおいて電力供給グリッドへ電力を供給する風力発電設備の間でデータ接続部を介してデータを交換するための少なくとも１つのデータ送信装置を備えている。その結果、風力発電設備の間の調整は、特に、実施形態と結び付けて既に上段にて説明されているように、実行される。
【００８１】
前記配置は、上段にて説明された少なくとも１つの実施形態にしたがって、風力発電設備を使用することが好ましい。この種の配置は、上述した少なくとも１つの実施形態に従って、すくなくとも１つの方法を実行することがさらに好ましく、追加的にまたは代替として、配置は、少なくとも１つの実施形態に結び付けて、既に上述されたように、エネルギー貯蔵庫が設けられる。
【００８２】
本発明は、添付の図面を参照して、実施形態に基づいて一例として、以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】風力発電設備を示す斜視図。
【図２】風力発電所を示す概略図。
【図３】一実施形態に係る風力発電設備を操作するためのフローチャート。
【図４】フェーザ図および関連する時間関数を参照して基準システムの重要性および追跡を示す図。
【図５】１次の遅延関数と２次のオーバーシュートのない遅延関数のプロファイルを示す図。
【図６】中心領域および偏心領域の説明のための可能なグリッド構造を概略的に示す図。
【図７】図６のグリッド構造を参照して、風力発電設備がどの程度、中心または分散して配置されているかの尺度を示す位置プロパティを示すグラフ。
【図８】異なる回転速度特性曲線を示す図。
【図９】回転速度と電力との相関を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００８４】
図１は、タワー１０２とナセル１０４とを備えた風力発電設備１００を示す。３つのロータブレード１０８とスピナ１１０とを有するロータ１０６が、ナセル１０４に設けられている。動作中、ロータ１０６は、風によって回転するように設定され、それによりナセル１０４内の発電機を駆動する。
【００８５】
図２は、例えば、同一であってもよいし異なってもよい３つの風力発電設備１００を有する風力発電所１１２を示している。よって、３つの風力発電設備１００は、基本的に風力発電所１１２の所望の数の風力発電設備の代表である。風力発電設備１００は、発電所グリッド１１４を介して、電力、すなわち、生成された電流を供給する。この場合、個々の風力発電設備１００のそれぞれ生成された電流または電力が一緒に加算され、発電所において電圧を上昇させる変圧器１１６は、通常、一般にＰＣＣとも呼ばれる送り込みポイント１１８において、供給グリッド１２０に給電するために設けられる。図２は、当然、制御システムが存在するが、例えば、制御システムを示していない風力発電所１１２の簡略図だけを示している。発電所グリッド１１４は、異なる設計も可能であって、例えば、１つの他の例示的な実施形態に言及すると、各風力発電設備１００の出力部にも変圧器が存在する。
【００８６】
図３は、電力を供給グリッドに供給するための本発明に係る方法の一実施形態の手順のブロック図を示す。始動セクション１０において、始動ブロック１２は、タービンの始動、すなわち、風力発電設備およびその発電機を示す。十分な風が存在するとき、この場合、風力発電設備は、定格回転速度で始動することができ、それ以外の場合には、必要に応じて、より低い回転速度で始動することができる。そして、 風力発電設備がこの点で動作中である場合、測定ブロック１４において、グリッド電圧、すなわち少なくともグリッド周波数ｆＮおよびグリッド電圧ＵＮの振幅が測定される。基準システムを初期化または開始する初期化ブロック１６は、すなわち、基準周波数ｆｒｅｆが測定されたグリッド周波数ｆＮに対応し、基準システムの電圧振幅Ｕｒｅｆがグリッド電圧の電圧振幅ＵＮに対応するように、これらの値を受信する。
【００８７】
そして、これらの開始値を用いて、電力動作部２０において、給電が実行される。この目的のために、基準システムは、基準ブロック２２において操作され、したがって、前記基準ブロック２２は、電圧振幅Ｕｒｅｆおよび基準周波数ｆｒｅｆを送出する。基準ブロック２２では、基準システムによって、追跡が実施されてもよい。
【００８８】
そして、基準ブロック２２は、位相角ブロック２４に対して基準値を送信する。位相角ブロックは、動作ポイントを設定するために位相角を計算する。よって、無効電力または無効電流、および有効電力または有効電流が、どのくらいここに送り込まれるかを設定することができる。そして、位相角および電圧が設定される。
【００８９】
位相角ブロック２４はまた、風力発電設備、または、特に、発電機およびロータブレードおよび方位位置を制御する風力発電設備の制御システムから、情報と変換のためのエネルギーを受け取る。このために、風力タービン領域３０が例示的に示されている。風力タービン領域は、風力タービンの動作ポイントを制御し、対応するデータを位相角ブロック２４に転送する風力タービンブロック３２を受け取る。したがって、風力タービンブロック３２は、発電機およびその周辺の制御システムに関連し、一方、電力動作部２０は、発電機によって生成された電力の送り込みに実質的に関連する。
【００９０】
よって、位相角ブロック２４では、動作ポイントを計算するために、位相角が計算され、その結果は、１または複数の関与するインバータによって送信される。この少なくとも１つのインバータは、それに応じて出力電圧を生成し、結果として生じる電流も設定される。これは、瞬時電圧ｕが生成され、瞬時電流ｉが設定されることを示す出力ブロック２６において示されることが意図されている。当初は、所望の値が設定されており、特に、位相角ブロック２４で計算された位相角が設定されていると仮定する。この場合、同期化領域４０において同期化が確立され、すなわち、初期化ブロック１６の開始値が、記号的に図示された同期化スイッチ４２が図３に示す位置に切り替えられるという結果を持って適用される。測定されたグリッド周波数ｆＮおよびグリッド電圧の測定された電圧振幅ＵＮは、もはや基準システムを直接決定しないが、基準システムは、基準ブロック２２において実質的に独立して動作する。したがって、ここでは閉回路が電力動作部２０に存在し、この回路は、基準ブロック２２、位相角ブロック２４および出力ブロック２６を介して、基準ブロック２２に戻る。
【００９１】
そして、供給グリッドの変化、すなわち、グリッド電圧の電圧振幅ＵＮ、グリッド周波数ｆＮ、および／またはグリッド電圧の位相の変化があれば、これは、少なくとも出力ブロック２６に示されている瞬時電流ｉに瞬間的な効果を有する。特に、１次遅延要素によってのみ追跡されるという事実の結果として、基準システムが直ちに追跡されないという事実の結果として、グリッド内でどのような変化が生じ、これがどのような反応を引き起こすかに応じて、瞬時リザーブが即座に起動され、供給される、または取り消される。しかし、基準ブロック２２において、特定された遅延関数および遅延ダイナミクスを用いて、電力供給グリッド内の変化した状況または変化した状態を追跡するために、基準システムが作られることにより、遅延追跡が行われる。発生する上述の反応はまた、最初に変更された位相角ブロック２４で計算された位相角につながる可能性がある。したがって、前記位相角は、前述の遅延関数または遅延ダイナミクスを使用して追跡するために作られる。このために、グリッド電圧の電圧フェーザを追跡するために、基準システムの基準フェーザが作られる。
【００９２】
そして、この追跡は、最終的に、グリッド電圧の基準フェーザと電圧フェーザとが互いに同期して回転するが、それらの間に所望の位相角を有するような方法で、遅延ダイナミクスを考慮して行われる。基準フェーザが今や定常的に回転する場合、この回転から基準周波数を確認して基準ブロック２２において使用することができる。原則として、基準周波数は、回転基準フェーザおよび／またはその回転角の偏差である。それは、また、比例してもよい。
【００９３】
グリッド電圧の基準フェーザＺｒｅｆおよび電圧フェーザＺＮの重要性は、図４に示されている。図は、１つの位相のみを示しており、それは３相システムの１相であってもよい。
【００９４】
図４は、最初に、基準システムの基準フェーザＺｒｅｆが、インバータによって出力される出力電圧の電圧フェーザに対応する基本として、１つの変数を取る。したがって、図４は、ほぼ正弦波の出力電圧Ｕｒｅｆとほぼ正弦波のグリッド電圧ＵＮを示している。また、変化したグリッド電圧Ｕ‘Ｎは、これについては後に説明するが、ドットを用いて示されている。
【００９５】
電圧プロファイルは、回転電圧フェーザＺｒｅｆ，ＺＮ，およびＺ‘Ｎに対応する。前記フェーザは、ここで、時計回りに回転し、基準電圧の電圧フェーザＺｒｅｆとグリッド電圧の電圧フェーザＺＮとの間には、位相角φがある。両方のフェーザは同期して回転し、よって、位相角φは、一定である。図４に示されているフェーザの位置は、時間ｔ０において瞬間的な値に対応する。定常状態では、前記フェーザは、このようにして連続的に回転し、図示された正弦曲線は時間とともに生じる。位相角φは、したがって、２つの正弦波電圧プロファイルＵｒｅｆとＵＮとの間の位相シフトである。
【００９６】
そして、グリッド電圧の変化が生じると、グリッド電圧の電圧フェーザＺＮもそれに従って変化する。ここでは、振幅、すなわち電圧フェーザの長さが変化すること、すなわち、電圧フェーザの回転速度が、基準システムの電圧フェーザＺｒｅｆが変化しない場合に位相角φが徐々に変化するという結果を持って変化すること、が考慮され、グリッド電圧の電圧フェーザＺＮがその位相の面でジャンプし、すなわち、角度φが特定値によって直ちに変化することが考慮される。これら３つの可能性は、組み合わされた形で生じてもよい。図４は、グリッド電圧の電圧フェーザＺｒｅｆの位相がジャンプするこの最後のケースを示している。すなわち、それは、ドットで示されている電圧フェーザＺ‘Ｎへジャンプする。表示された４５°のジャンプはかなり大きく、よって、それはグラフィックでよく描写されるためにだけ選択されてもよい。
【００９７】
このように、電圧フェーザＸＮが新しい電圧フェーザＺ’Ｎにジャンプすると、変化した位相角φ’が生じる。この方法で増加した位相角φは、時間軸上において変化したグリッド電圧Ｕ’Ｎのドット状の正弦曲線が、基準電圧Ｕｒｅｆに対してより大きなシフトを有するタイミング図においても読み取られる。このオリジナルの位相角φに再び到達するために、基準システムの電圧フェーザＺｒｅｆは、新しい電圧フェーザＺ’Ｎを追跡するために作られてもよい。しかし、前記追跡は、好ましくは、ＰＴ１の動きによって遅延した態様で実施される。
【００９８】
ＰＴ１関数とも呼ばれるこのような一次の遅延関数は、図５に示されているが、当業者にはよく知られているはずである。図５は、この点で、１の利得と０から１へのジャンプでの１次のＰＴ１の遅延関数のステップ応答を示している。この点で示されたステップ応答は、この１次ＰＴ１の遅延関数を特徴づけるものであり、開始勾配で始まり、次に、下から終点値１に漸近的に近づく。開始勾配は、破線の接線で示され、接線が終了値に達する値は、１次の前記遅延関数の時定数ＴＰＴ１として考えることができる。これにより、オーバーシュートしない動きを簡単に特定することができ、時定数も同時に簡単に指定することができる。この点で、前記時定数は、追跡の遅延の尺度である。時定数ＴＰＴ１が大きければ大きいほど、遅延は大きくなる。
【００９９】
図５では、第２の実施形態として、オーバーシュートのない２次の１つの遅延要素を、遅延ダイナミクスと表記し、遅延ダイナミクスはＰＴ２と呼ばれる。この関数は、１次の遅延関数と比較して浅い立ち上がりで始まり、次に急になり、最初は最終値に近づくが、下から漸近的に近づく。２次ＰＴ２の前記遅延関数は、時定数およびその減衰の動きによってもパラメータ化することができる。その結果、遅延の大きさも設定することができる。
【０１００】
図５は、この点に関して、遅延追跡のための２つの好ましい遅延関数を示す。したがって、同様の動きを有する関数もまた、本明細書で説明する開示の範囲内において追跡するための有用な関数である。
【０１０１】
図６は、電力供給グリッド５０およびその一部の概略図を示す。前記電力供給グリッド５０は、例として、大型発電所５２、例えば、鉄鋼業、その他の生産工場等の工業的消費者５４、および町５６を示す。さらに、様々なより小さい地域５８および４つの風力発電設備ＷＴ１〜ＷＴ４が示されている。グリッドは、異なる電圧、すなわち、超高圧グリッドＨＨ、高圧グリッドＨ、複数の中圧グリッドＭ、および複数の低圧グリッドＮを持つ異なるグリッド部を有している。変圧器Ｔは、各ケースにおいて、それぞれ異なるグリッドと大型発電所５２、工業的消費者５４および風力発電設備ＷＴ１〜ＷＴ４との間に配置される。変圧器Ｔおよび地域５８の双方は、特定のケースではそれぞれ異なる設計のコースであるが、それらの参照番号に関して異なるものではない。風力発電設備または風力タービンＷＴ１〜ＷＴ４は、いずれの場合にも、複数の風力発電設備をそれぞれ含む風力発電所を代表することができる。風力発電設備ＷＴ１〜ＷＴ４のそれぞれの変圧器Ｔは、ここで説明された教示を理解するために、グリッド接続ポイントと考えてもよい。
【０１０２】
この電力供給グリッド５０では、大型発電所５２は、供給されるエネルギーの量に関して大きな発電プラントを構成する。工業的消費者５４は、この文脈では、大消費者を構成する。町５６は、同様に比較的大きな消費者を形成し、地域５８は、それぞれ比較的小さい消費者を形成する。いずれの場合でも、風力タービンＷＴ１〜ＷＴ４は、大型発電所５２と比較して、比較的小さなエネルギー発生ユニットとして考えることができる。
【０１０３】
通常の運転では、特に、工業的消費者５４が運転され、大型発電所５２が同様に運転されているときには、大型発電所５２から工業的消費者５４へかなりのエネルギーの流れがあり、大型発電所５２から町５６へかなりのエネルギーの流れがある。工業的消費者５４が、その電力消費を変化させるとき、特に、グリッドを離れるとき、またはグリッドに接続されるときには、これは風力タービンＷＴ２に特に重大な影響を及ぼすであろう。大型発電所５２の変更、特にグリッドを離れる場合にも、同様のことが当てはまる。
【０１０４】
さらに、グリッドサポート措置、すなわち、特に、風力タービンＷＴ２の送り込み電力を増加させる、または減少させることは、例えば、風力タービンＷＴ１に対して、それらがほぼ同じサイズである場合には、それほど直接的に識別可能な影響はない。風力タービンＷＴ２は、したがって、特に、電力供給グリッド５０の中心に近接して配置される。この中心は、ここでは“Ｚ”とも示される。２つの地域は、２つの周辺として“Ｐｅｒ”によって特徴づけされる。しかし、中心と周辺のこの特徴付けは、実証的なものとして理解されるべきである。実際には、大型発電所５２の近くの超高圧グリッドＨＨ上の小さな点は、電力供給グリッドがそこにさらに続き、結果的にはさらなる中心であることを示している。この例では、特に、個々のグリッド接続ポイントと異なる強度の結合が示されることを意図している。この目的のために、ここでは、説明の目的のためだけに単純化して、各グリッド接続ポイントの結合の強さは、供給グリッド内でどのように中央に配置されるかに対応すると仮定する。
【０１０５】
それにもかかわらず、すでに述べた風力タービンＷＴ２およびＷＴ１に関しては、いずれの場合でも、それらがどのように中央か偏心かについての声明を出すことができる。したがって、風力タービンＷＴ２は、非常に中央に配置され、供給グリッド５０に非常に中央に供給され、風力タービンＷＴ１は、非常に分散して配置され、非常に中央から外れて供給グリッド５０に供給される。
【０１０６】
したがって、位置プロパティ、または送り込みポイントがどのくらい中央、または分散して配置されるかに応じて関数を形成する値としての位置ファクタＯＦは、特定されることができる。これは、図７に示されている。図７は、例えば、１から４の値を想定することができる位置ファクタＯＦを提案する。他の値の範囲は、例えば、０％から１００％の尺度が使用され、計測されてもよい。高い値４は、ここでは、グリッド接続ポイントの非常に中央位置を示しており、値１は、グリッド接続ポイントの非常に中心から外れた位置を示している。風力タービンＷＴ２は、すなわち、大きい値を持つ位置プロパティである高い位置ファクタに関連し、風力タービンＷＴ１は、すなわち、低い値を持つ位置プロパティである低い位置ファクタに関連する。
【０１０７】
図６のさらなる風力タービンＷＴ３，ＷＴ４は、これら２つの極値の間にある。町５６も接続されている同じ媒体−電圧グリッドに給電するため、風力タービンＷＴ３は、風力タービンＷＴ２よりも中央から外れているが、風力タービンＷＴ１よりも中央にある。風力タービンＷＴ１が、地域５８が接続された媒体−電圧グリッドに給電する一方、風力タービンＷＴ４は、２つの地域５８が接続されている媒体−電圧グリッドに給電するため、風力タービンＷＴ４は、この点で、風力タービンＷＴ３よりも中央から外れているが、風力タービンＷＴ１よりも中央にある。よって、この結果は、風力タービンＷＴ２が最も中央にあり、その配置は、風力タービンＷＴ３を介してもっと中央から外れるようになり、そして風力タービンＷＴ４が風力タービンＷＴ１まで中央から外れる結果を持って、図７に示されている。よって、位置ファクタＯＦも、この方向において減少する。
【０１０８】
この分類またはこの評価は、異なる範囲の遅延を選択するために用いられることが好ましい。風力タービンＷＴ２のような特に中心に配置された風力タービンの場合、特に大きな遅延を与えることができる。図５の１次遅れ関数に関しては、特に、大きな時定数ＴＰＴ１を選択することができる。よって、グリッド電圧が変化する場合、提案された基準システムは、特に大きな距離で追跡するようにされ、大きな瞬間的なリザーブまたは大きい瞬間的なリザーブの送り込みにつながるかもしれない。よって、このような１次遅延関数による実現が行われると、中央から外れて配置された風力発電設備は、小さい遅延で管理され、より小さな時定数ＴＰＴ１を選択することができる。
【０１０９】
特に、そのような瞬間的なリザーブのために必要とされるエネルギーを提供するために、対応する大量の回転エネルギーを供給するために、風力発電設備をより高い回転速度で、または少なくともより大きな回転速度帯域で動作させることが有利かもしれない。実際には風速を測定することで設定が行われない場合であっても、風力発電設備ごとに、通常、それぞれの動作ポイント、特に、それぞれの風速において、最適な回転速度が有り、これはまだ有効である。
【０１１０】
それにもかかわらず、風力発電設備は、許可されなければならない大きなロスや大きな負荷なく、より高い、またはより低い回転速度で、ほとんど最適に動作されることができる。風力発電設備が、例えば、図６の風力タービンＷＴ２のような大きな瞬間的なリザーブを提供することを意図している場合には、これは、風力発電設備のロータにおける回転エネルギーを通じて達成される。もし回転速度が、例えば、１０％増加すると、結果として、物理的には、すでに約２０％増加した回転エネルギーが存在する。しかし、引き込み可能な回転エネルギーのみを考慮すると、その後、設備が運転を続ける回転エネルギーのみを引き出すことが好都合であるため、引き出し可能な回転エネルギーに対して１０％増加した回転速度で、前述の２０％よりもはるかに高いエネルギー供給を達成することができる。
【０１１１】
実装のために、例えば、風力タービンＷＴ２のように、これが望ましい場合には、風力発電設備は、異なる可能な回転速度特性曲線、すなわち、より高い回転速度を有するものから適切な回転特性曲線を選択することができる。
【０１１２】
この種の異なる回転速度特性曲線が、図８に示されている。３つの回転速度特性曲線Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、例としてプロットされている。しかし、風力発電設備では、回転速度−電力特性曲線は、通常、風力発電設備に蓄えられ、回転速度−風速特性曲線はないため、前記図８は、説明のためだけに使用される。部分負荷範囲、すなわち、風力発電設備が依然として全出力を供給できず、図８の開始風速ＶＷＳと定格風速ＶＷＮとの間にある範囲では、各風速はまた、最適な静止動作を仮定して関連する出力を有することができる。いずれの場合でも、前記部分負荷領域において、より高いエネルギー量を供給するためのより高い回転速度が所望されるかどうかに応じて、異なる特性曲線Ｋ１、Ｋ２またはＫ３が選択され得る。
【０１１３】
定格風速ＶＶＮ以上で定格回転速度ｎＮに達すると、設置安全上の理由から、通常、定格回転速度として、より高い回転速度を使用することはできない。しかしながら、例外的な場合には、特に、グリッドサポートが予告された場合、より高い回転速度が考慮される可能性がある。これは、定格風速ＶＷＮ後の範囲で点線の特性曲線によって図８に示されている。
【０１１４】
図９は、電力−回転速度曲線、すなわち、３ｍ／ｓ〜１３ｍ／ｓの異なる風速に対する電力−回転速度曲線の一群を示している。図は、数値はなく、純粋に模式的なものである。定格回転速度またはロータの定格出力に対する各場合の正規化が推測される。
【０１１５】
最初に、回転速度ｎに依存して各曲線にプロットされるパワーＰが回転速度とともに最大まで上昇することが見られる。これが最適なパフォーマンスである。風速が３〜１０ｍ／ｓの場合、この最適値はカーブの一群をカットする動作特性曲線によって示される。１０ｍ／ｓの曲線の場合、前記動作特性曲線は、最大回転速度に達し、その時までは、最適な回転速度を示す。より高い風速では、最適な回転速度が、ｎ＿ｍａｘで示される最大回転速度以上である。よって、回転速度に関して設備が縮小されるため、動作特性曲線は、１０ｍ／ｓの垂直方向に上昇する電力−回転速度曲線から実行する。
【０１１６】
例として、１０ｍ／ｓの電力−回転速度曲線では、動作特性曲線から逸脱した２つの動作ポイントがプロットされており、前記動作ポイントは、最適な回転速度の約１０％下と上とに位置している。最適な回転速度からの回転速度偏差は、ほぼ小さな電力の減少にだけつながることが見られる。この２つの偏差動作ポイントは、風力発電設備が瞬間的なリザーブを提供するために動作できる回転速度帯を示すことができる。この回転速度帯は、
異なるグリッド接続ポイントのため、および／または、異なる状況のための、異なる風力発電設備のための境界条件に応じて異なる幅で選択されることが好ましい。
【０１１７】
したがって、提案された解決法は、電力の流れを設定する可能性を提供する。これは、前記解決策によって達成される即時の、すなわち瞬間的な反応を含む。この場合には、電圧−インフルエンシングシステムは、基礎として取られることが好ましい。コンバータまたはインバータは、内部基準に従って電圧を生成し、電圧振幅と、コンバータの出力電圧、すなわちコンバータ電圧とグリッド電圧との間の位相角とを介して、電力の流れが設定される。しかしながら、代わりに、電流−インフルエンシングコンバータも、使用されてもよい。
【０１１８】
図３の始動セクション１０に関連して説明したように、第１の同期では、グリッド周波数の測定で十分である。
原理的には、レギュレータは、有効電力と無効電力との動作ポイントを設定するために、コンバータにおいて、両方の変数、すなわち、電圧と周波数とを追跡する。このために、基準システムによる追跡が提供される。それに応じて、位相角と電圧振幅とが調整される。
【０１１９】
コンバータの電圧と周波数はすぐには変化せず、すぐに他の電流が設定されるため、例えば、位相ジャンプまたは時間の経過に伴う周波数の変化等のグリッド内のイベントは、即時の、すなわち瞬間的な反応につながる。コンバータまたはインバータの電圧および周波数は、すなわち、最初は基準システムによって変化されずに転送される。遅延追跡は、結果的に、瞬間的なリザーブの提供につながる。
【図１】
2019510453.tif 000003
【図２】
2019510453.tif 000004
【図３】
2019510453.tif 000005
【図４】
2019510453.tif 000006
【図５】
2019510453.tif 000007
【図６】
2019510453.tif 000008
【図７】
2019510453.tif 000009
【図８】
2019510453.tif 000010
【図９】
2019510453.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月25日(2018.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記遅延追跡および前記所定の遅延ダイナミクスは、それぞれ設定され、および／または、グリッド接続ポイントに依存し、および／または、前記遅延追跡に必要な回転エネルギーから追加電力または結果として生じる余剰電力がオフセットされ、あるいは回転エネルギーとして保存され、および／または、エネルギー貯蔵庫から持ち出され、または、このようなエネルギー貯蔵庫に保存されることを特徴とする、
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記遅延ダイナミクスは、遅延関数（delay function）によって実現され、前記遅延関数は、非オーバーシュートのステップ応答を有するｐｔ１関数またはｐｔ２関数である、ことを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記基準周波数による前記遅延追跡のために、
−生成された前記出力電圧と前記グリッド電圧との間の実際の位相角が検出され、
−特定された前記位相角と検出された前記移動角との間の角度差が形成され、
−前記基準角度は、前記遅延関数を使用する大きさに応じて前記角度差が減少するように変更され、
−前記基準周波数は、この方法において変更された前記基準角度に調整される、
ことを特徴とする、
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
前記基準周波数は、スタート時の設定において、前記グリッド周波数に設定されることを特徴とする、
請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
前記出力電圧の生成は、供給グリッドに供給される電流を生成し、
前記遅延関数または前記遅延ダイナミクスは、前記供給グリッドにおける少なくとも１つの状態が変化すると、その方法が、変化した送り込み電流で、少なくとも１つのグリッド状態の変化に直ちに反応するように、その結果生じる送り込み電流の変化が最初は実質的に相殺されないように、前記出力電圧の生成が最初は実質的に変化しないままである、ことを特徴とする、
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
前記基準システムが前記グリッド電圧を追跡するために作られ、少なくとも所定の最小偏差（deviation）だけ少なくとも１つの変数（variable）で前記グリッド電圧から逸脱すると、追跡動作が存在し、
通常の動作が他に存在し、
前記通常動作のために特定された限界値は、前記追跡動作において所定の交差値を超えてもよい、ことを特徴とする、
請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
前記電力供給グリッドのために公称周波数が提供され、
前記グリッド周波数が前記公称周波数に近づくまたは発散するか否かに関係なく、前記グリッド周波数を追跡するために、前記基準周波数が作成され、
前記グリッド周波数が前記公称周波数に近づく場合よりも前記グリッド周波数が公称周波数から発散する場合に、前記基準周波数による追跡は、より大きく遅延する、
ことを特徴とする、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正８】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
前記基準周波数は、前記基準システムと前記グリッド電圧との間に偏差が生じ、補償反応を持って、前記グリッド周波数と前記電力供給グリッドの公称周波数との間の値に設定されることを特徴とする、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
複数のグリッド接続ポイントの１つにおいて電力を供給する各ケースにおいて、複数のグリッド接続ポイントにおいて電力供給グリッドに接続される複数の風力発電設備を制御する方法であって、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法が使用される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
回転速度が高くなり、前記グリッド接続ポイントが前記供給グリッドにより強く接続されるように、前記位置プロパティに依存する回転速度特性曲線を特定し、
回転速度帯がより広くなり、前記グリッド接続ポイントが前記供給グリッドにより強く接続されるように、回転エネルギーを供給または搬送するために、前記回転速度を変化させる許容回転速度帯を特定し、
遅延が大きくなり、前記グリッド接続ポイントが前記供給グリッドにより強く接続されるように、前記位置プロパティに依存する遅延追跡の遅延ダイナミクスを選択し、
保存されたエネルギーが大きくなり、前記グリッド接続ポイントが前記供給グリッドにより強く接続されるように、前記位置プロパティに依存する保存されたエネルギーを提供し、
エネルギー貯蔵庫が大きくなり、前記グリッド接続ポイントが前記供給グリッドにより強く接続されるように、前記位置プロパティに依存するエネルギー貯蔵庫を提供する、
から構成されるリストから少なくとも１つによって、前記動作設定の特定が構成されることを特徴とする、
請求項１４に記載の方法。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１８】
前記風力発電設備は、少なくとも請求項１から１２のいずれか１つに記載の方法を実行するために準備され、および／または、
前記風力発電設備は、追加電力または結果として生じた前記遅延追跡に必要な余剰電力がエネルギー貯蔵庫から持ち出される、あるいはこのようなエネルギー貯蔵庫に保存されるために、少なくとも１つのエネルギー貯蔵庫を有する、
ことを特徴とする、
請求項１７に記載の風力発電設備。
【国際調査報告】
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